WOODWARD 2301D設置、操作手冊

26288 (Revision C)

使用WOODWARD 2301D進行柴油機無差速度調節(jié)控制，相關設置、操作如下：

啟動過程說明

   采用自動啟動控制過程，由控制臺控制全部過程，啟動控制原理：通過識別柴油機由被動運轉，轉變到主動運轉，實現啟動過程自動控制，識別原理:

風馬達定速在點火速度以上，怠轉速度以下，通過識別風馬達達到點火速度后，柴油機會主動運轉，并由調速器配合，控制到怠轉速度，即認為啟動成功，如果超時達不到怠轉速度，認為啟動失敗。

                        硬件

1.   開關輸入控制

1.1    接線圖

1.2   啟動控制描述

1.2.1  系統(tǒng)通電，自檢通過，符合啟機條件

1.2.2  28號端子同31號端子【停車】觸點閉合

1.2.3  28號端子同33號端子【怠轉/額定】觸點分開，其他控制觸點分開

1.2.4  啟動風馬達

1.2.5  當轉速達到點火轉速后，柴油機點火主動運轉

1.2.6  當轉速達到啟動控制速度后，調速器開始調整油門，逐步控制到怠轉

1.2.7  當轉速達到怠轉速度后，關閉風馬達，啟動成功

1.2.8  如果超時未達到怠轉速度，則認為啟動失敗，執(zhí)行停機過程

1.3   運行控制描述

1.3.1  閉合28號端子同33號端子【怠轉/額定】觸點（一直閉合）, 調速器控制到額定轉速

1.3.2  28號端子同35號端子【升速】36號端子【降速】點動閉合，轉速上升或下降

1.4   停機控制描述

1.4.1  打開28號端子同33號端子【怠轉/額定】觸點，等待發(fā)動機轉速降到怠轉速度后

1.4.2  打開28號端子同31號端子【停車】觸點，調速器控制到停車狀態(tài)

注意：不可將【停車】觸點直接用于停車，因為可能在額定高轉速下，直接切斷油路，對發(fā)動機不利，所以必須在怠轉低轉速下，切斷油路，使發(fā)動機熄火，達到停機目的。

      不可將【停車】觸點用于緊急停車，以防執(zhí)行器被卡，達不到緊急停車目的。   

注意：在不使用模擬線路控制時，應將模擬線路設置為不使用。

2.  模擬輸入控制

2.1 接線圖

2.2    4mA-20mA啟動控制描述

2.2.1  系統(tǒng)通電，自檢通過，符合啟機條件

2.2.2  28號端子同31號端子【停車】觸點閉合（常閉觸點）

2.2.3  加入4mA電流，啟動風馬達，

2.2.4  當轉速達到點火轉速后，柴油機點火主動運轉（點火轉速為多少？理論值為158rpm）

2.2.5  當轉速達到啟動控制速度后，調速器開始調整油門，逐步控制到怠轉

2.2.6  當轉速達到怠轉速度后，關閉風馬達，啟動成功（應該是正常啟動后就關閉氣動馬達，為什么要達到怠速后才關閉呢？）

2.2.7  如果超時未達到怠轉速度，則認為啟動失敗，執(zhí)行停機過程（啟動失敗/沒有點火則關閉氣動馬達/斷電，等待再次啟動，啟動失敗也就不用停機）

2.3   運行控制描述

2.3.1  4mA-20mA對應怠速到額定轉速控制

2.4   停機控制描述

2.4.1  將電流降到4mA，等待發(fā)動機轉速降到怠轉速度后

2.3.2  打開28號端子同31號端子【停車】觸點，調速器控制到停車狀態(tài)

2.5   4mA-20mA對應軟件設定轉速，一般將4mA對應到怠速，將20mA對應到額定轉速，以上認為4mA對應怠速，20mA對應額定轉速

注意：不可將【停車】觸點直接用于停車，因為可能在額定高轉速下，直接切斷油路，對發(fā)動機不利，所以必須在怠轉低轉速下，切斷油路，使發(fā)動機熄火，達到停機目的。

      不可將【停車】觸點用于緊急停車，以防執(zhí)行器被卡，達不到緊急停車目的。（緊急停車怎么設置？沒有表現出來）

                             軟件

軟件操作內容共分兩大類，即：Service (服務) 和 Confingure（配置），根據Service (服務) 和 Confingure（配置）相關內容，為了通俗易懂，現將Service (服務) 翻譯成顯示及設置，Confingure（配置）翻譯成配置設置，其他翻譯按原意，以行業(yè)術語優(yōu)先，部分翻譯為快速理解，增減些內容。如有不理解，請參見軟件及隨機手冊，這里不進行英文對照。以下僅與速度控制相關的部分主要內容需要設置改變，其他保持默認，不影響速度控制（代理方技術人員已確認），希望以后有時間把與速度控制有關的全部參數理清楚。

并切把不使用功能的參數也理清楚，避免可能存在的交叉參數影響(即兩個以上功能用一個參數) ，是否可以關掉不使用的功能等。只有理清全部參數，才可放心使用。

3.    顯示及設置說明service confingure

3.1   顯示（A）A**display menu**

3.1.1  第1項：發(fā)動機轉速顯示 (n轉/分)engine speed (rpm)

3.1.2  第3項：發(fā)動機當前設定轉速 (n轉/分)speed reference (rpm)

3.1.3  第4項：當前燃油量顯示 (0.00 %)fuel demand(%)

3.2   速度設置（G）G**speed settings**

3.2.1  第1項：調速器起控速度，該數值應大于發(fā)動機點火速度，小于怠轉速度 (n轉/分)

start speed (rpm)

3.2.2  第2項：最高轉速限制 (n轉/分)raise speed limit (rpm)

3.2.3  第3項：最低轉速限制 (n轉/分) (不能低于怠速)lower speed limit (rpm)

3.2.4  第4項：怠速設置 (n轉/分)idle speed (rpm)

3.2.5  第5項：28號端子同33號端子【怠轉/額定】觸點閉合，從怠速升到額定轉速時間 (n秒)accel ramp time (sec)

3.2.5  第6項：28號端子同33號端子【怠轉/額定】觸點分開，從額定轉速降到怠速時間 (n秒)decal ramp time (sec)

3.2.6  第7項：28號端子同35號端子【升速】閉合，從最低到最高轉速時間 (n秒)

speed trim inc time (sec)

3.2.7  第8項：28號端子同36號端子【降速】閉合，從最高到最低轉速時間 (n秒)

speed trim dec time (sec)

3.3   動力參數設置（H）H*DYNAMICS*（該模塊還有其他功能，但是配套的執(zhí)行機構齊全嗎？

3.3.1  第1項：怠速增益 (P = n.nn )PROP GAIN(控制器對于發(fā)動機速度與參考速度設定之間偏差的反應快慢，增益設定提供了發(fā)動機在輕載或卸載條件時的穩(wěn)態(tài)控制。

3.3.2  第2項：額定轉速增益 (P = n.nn)reset

3.3.3  第3項：積分 (I = n.nn)actuator compensation

3.3.4  第4項：微分 (D = n.nn)windowwidth

3.3.5  第5項：輔助增益調節(jié)轉速波動范圍 (n轉/分)gain ratid

3.3.6  第6項：輔助增益調節(jié)比率 (P = n.nn)speed filter freq

3.4   燃油限制設置（L）L*fuel limiters

3.4.1  第1項：啟動燃油限制 ( n %)start fuellimit ( n %)

3.4.2  第2項：燃油在第1項被限制的基礎上，每秒以該值遞增值 (n % 秒)start ramp rate

3.4.3  第4項：最大燃油限制 ( n %)max fuel limit

3.5           模擬輸入設置（P）P*analog inputs settings*

3.5.1  第3項：4mA對應的最低轉速  (n轉/分)speed w/rmt in@min (rpm)

3.5.2  第4項：20mA對應的最高轉速 (n轉/分) speed w/rmt in@max (rpm)

3.5.3  第6項：從最低轉速到最高轉速所需升速時間 (n秒)rmt spdref inc time (sec)

3.3.4  第7項：從最高轉速到最低轉速所需降速時間 (n秒) rmt spdref dec time (sec)

4.               配置設置說明confingure

5.              

4.1      控制功能 (A)A*engine & speed control*

4.1.1          第1項：額定轉速設置 (n轉/分)enter rater speed (rpm)

4.1.2          第7項：超速保護設置，當發(fā)動機達到該轉速后，觸發(fā)停車命令 (n轉/分)overspeed setting（超速停止裝置必須獨立于原動機的控制系統(tǒng)。超溫或是超壓停機裝置也必須安全和適當。

4.2    發(fā)動機參數設置 (B)B*diacrete in options*

4.2.1  第1項：飛輪盤齒數 (n)

4.2.2  第3項：發(fā)動機缸數 (n)

4.2.3  第4項：轉速傳感器失效比例 (n %)

4.2.3  第8項：發(fā)動機沖程數 (n)

4.3    模擬輸入設置 (E)

4.3.1   第2項：模擬輸入線路1設置 (n)（參見隨機手冊P55 E02）

4.3.2   第4項：設置線路1輸入類型 (n)（參見隨機手冊P55 E04）

4.3.3   第7項：模擬輸入線路2設置 (n)（參見隨機手冊P55 E07）

4.3.4   第9項：設置線路2輸入類型 (n)（參見隨機手冊P55 E09）

4.3                執(zhí)行器輸出類型(F)

4.4.1           第1項：執(zhí)行器輸出類型 (n)（參見隨機手冊P56F01）

        其他

5.1               必須按照WOODWARD 隨機手冊及軟件相關定義, 正確操作設置

5.2               啟機前，應保證調速器參數正確

5.3               調速器通電后，有25秒不反應期，調速器狀態(tài)燈同時亮25秒

5.4               新試樣機應確保調速器使用的轉速傳感器信號正常

5.4.1          在怠轉時，信號應大于1V，占空比50%，誤差小于等于±10%，在額定轉速時，信號應小于30V，占空比50%，誤差小于等于±10%

5.4.2          信號無畸變，過零無畸變

5.4.3          轉速傳感器同發(fā)動機齒輪間距及發(fā)動機飛輪齒寬，應符合WOODWARD Manual 82510要求（間距是多少）

5.5               由于柴油機理論數學模型與實際相差甚遠，采用湊試法，調整PID

如對文中有異議，應組織研討，及時改正錯誤。

本操作說明對原理與接線方式做了詳細的表達，但是在安裝后參數設

2301A面板上的電位器的初始整定

    a.額定轉速電位器(Rated speed)，將發(fā)電機組控制柜門上的速度給定電位器R1調至中間位置(5圈)，將額定轉速電位器調至最小位置，待柴油機升速后，調它使柴油機到達額定轉速1500rpm，順時針旋轉為轉速升高。

    b.怠速電位器(Low Idle Speed)，設置至最大位置，順時針方向為升高怠速值。

    c.初始燃油限制電位器(Start Fuel Limit)，置于最大位置，順時針方向為增大初始值。

    d.升速時間電位器(Ramp Time)，使其在最小位置，順時針為時間加長。

    e.增益電位器(Gain)和穩(wěn)定性電位器(Reset)，置于中間位置。快速性電位器(Actuator Compensation)放在0～2范圍內的刻度上， 順時針方向為增強性能。

    f.負荷增益電位器(Load Gain)，置于中間位置，順時針方向增大負載輸出信號。

    g.調差電位器(Droop)，處于最小位置，順時針方向增大調差。

    (3) 轉速穩(wěn)定工作調整

    a.若柴油機快速振蕩，應逆時針慢慢減小增益(Gain)電位器，直到穩(wěn)定為止。

    b.若柴油機慢速游蕩，應順時針增加穩(wěn)定性(Reset)直到穩(wěn)定為止。

    如果調大穩(wěn)定性電位器不能改善柴油機的穩(wěn)定，則還需慢慢調小增益電位器或增益和快速性(Actuator Compensation)電位器都慢慢調小。

    c.小范圍的慢速不穩(wěn)應順時針增大快速性(Actuator Compensation)  電位器，小范圍的快速不穩(wěn)應逆時針調小快速性電位器。

    (4) 轉速動態(tài)調整

    a.調整增益和穩(wěn)定性電位器，使轉速變化獲得最佳動態(tài)響應。

    b.用高靈敏電壓表監(jiān)視20＃(A+)和21＃(B-)為執(zhí)行器輸出的直流電壓。

    c.調大增益電位器，可使突變負載時提供轉速變化的快速傳輸響應， 應慢慢順時針增大增益電位器，直至監(jiān)視20＃、21＃上的電壓表現出輕微不穩(wěn)，然后輕微逆時針調小一點增益電位器，使監(jiān)視表上的電壓穩(wěn)定可讀。

    d.為了減小加載后的執(zhí)行器抖動，應順時針調大穩(wěn)定性電位器。

    e.當穩(wěn)定性電位器調整至0～3刻度范圍之內，若順時針增大穩(wěn)定性電位器時，還可能需要逆時針減小增益才能保持穩(wěn)定工作。

    f.若柴油機動態(tài)響應速度慢，應反時針調小穩(wěn)定性電位器，以減小積分時間常數，使柴油機能快速達到平衡狀態(tài)。

    (5)怠速和額定轉速的調整

    柴油機工作在穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)電機組控制柜門上的調速電位器置于中間位置，在怠速狀態(tài)下調怠速(Low Idle Speed)電位器至要求值600rpm，在額定狀態(tài)下調整額定轉速電位器(Rated Speed)，使其為要求值1500rpm。

    (6)初始燃油限制電位器調整

    a.若不需要應用初始燃油限制，可將初始燃油限制電位器(Start  Fuel Limit)順時針調到最大即消除此功能。

    b.柴油機在額定轉速運行狀態(tài)下不帶負載,記錄調速器20＃(+),21＃(-)為執(zhí)行器輸出的電壓。

    c.關閉柴油機，在調速器16＃與18＃之間加一短接線，給18＃加入+24V電源，使之退出丟失測速信號保護。調初始燃油限制電位器，使20＃和21＃為執(zhí)行器輸出的電壓為其額定值的1.3倍。

    d.去掉16＃和18＃之間的短接線。起動柴油機，觀察其起動時間，轉速超調量以及排煙情況。若柴油機起動困難，應順時針調大初始燃油 限制電位器，直到能起機為止。其柴油機起動時濃煙過量，應逆時針輕微調小初始燃油限制電位器，同時應保護冷熱狀態(tài)下都能起機。盡管初始燃油限制電位器調大可以使起機變得容易，但是一旦速度控制占主導地位時，燃油限制的功能則不起作用。

    (7) 升速時間的調整

順時針調大升速時間電位器(Ramp Time)可使柴油機從怠速狀態(tài)變?yōu)轭~定狀態(tài)的升速時間延長。應調節(jié)此電位器以獲得所要求的升速時間。

    (8) 負載增益的調整

    分別使各柴油發(fā)電機組帶上額定負載，調整負載增益電位器(Load   Gain)，使調速器13＃(+)和11＃(-)負載信號輸出電壓為6V，當負荷為半載的情況下為3V。

    (9) 調差特性的調整

    a.各機的負載增益調好后，調整調差電位器(Droop), 使各機組空載與滿載狀態(tài)下的頻率差都為要求值，如3%。

    b.各發(fā)電機組控制柜門上的調速電位器R2調在中間位置不動。分別調各機的額定轉速電位器(Rated Speed)使其空載頻率為51.5Hz，分別調各機的調差電位器(Droop)使其滿載頻率為50Hz。調差率即為3%。

 c.各發(fā)電機組控制柜門上的調速電位器R2置于中間位置不動。先將各機組獨立空載運行，調整調速器上的額定轉速電位器(Rated Speed)使頻率為51.5Hz。將各機組單獨滿載運行，調整調差電位器(Droop)使頻率為50Hz。短接調速器14＃和16＃，在14＃接通+24V電源，調速系統(tǒng)處于無差調節(jié)狀態(tài)下運行。此種運行狀態(tài)下系統(tǒng)的滿載頻率將升至空載頻率51.5Hz。最后再去掉14＃和16＃之間短接線，滿載頻率又降至50Hz。多機并網運行必須有差調節(jié)特性才能使各機負荷均勻分配。系統(tǒng)負荷變更時，各機組按調差特性曲線中的頻率分配負荷，調差特性的一致，空載轉速相等則可使各機負荷均衡。